新疆天業(yè)四期電石項目乙炔生產防雷分析

（石河子氣象局防雷中心，石河子市，832000） 王 勇

雷電災害是一種嚴重的自然災害，它威脅人身安全和財產安全，危害公共服務，雷擊災害已被聯(lián)合國確定為十大自然災害之一。隨著近幾年乙炔生產新裝置和自動化設備的大量使用，乙炔生產裝置自動化水平越來越高，乙炔氣體易燃易爆，防雷措施防護不到位，輕者造成乙炔生產設備損壞，重者導致重大經(jīng)濟損失和人員傷亡。天業(yè)四期40萬噸電石建設項目擬建廠址位于新疆石河子市北工業(yè)區(qū)，石河子市位于新疆北部、天山北麓中段，準噶爾盆地南緣，東臨瑪納斯縣，南靠天山，西接克拉瑪依市、奎屯市。考慮到電石項目建設包含很多工程項目，分析乙炔生產工程防雷措施。

1 石河子雷暴特征分析

1.1 石河子雷暴日月變化特征

將石河子1979～2017年每個月的雷暴日數(shù)進行統(tǒng)計（圖1），石河子地區(qū)的雷暴集中在每年4～10月，通過對資料的統(tǒng)計我們可以得到以下數(shù)據(jù)，全地區(qū)38年來夏季6～8月雷暴日累積為565d，平均下來每年17d，占全年雷暴日的77%左右，而春季4～5月雷暴日年平均為3.5d，占了全年雷暴日的17%左右，11～2月基本上沒有雷暴日。雷暴日的月變化表現(xiàn)為明顯的單峰值，最多出現(xiàn)在7月份，8月份雷暴日僅次于7月，其接下來依次為6月，5月、9月、4月和10月。

1.2 石河子地閃日變化特征

圖2 石河子地閃日變化特征

通過近幾年石河子地閃數(shù)據(jù)統(tǒng)計（圖2），石河子地區(qū)雷暴日的閃落時間大致可以分為2個時段,第一個時段是從13～01時,這一時段是雷暴日中最活躍的時間，第二個時段是02～12時,這個時段年是落雷最少的時間。雷電活動的時間分布基本呈二峰一谷變化，午后開始雷電活動逐漸加強，峰值出現(xiàn)在14～18時，這主要由于午后強烈的太陽輻射，能量逐漸累積，局地對流加強，雷電活動開始劇增，隨后逐漸減弱，在24時又達到一高峰，02～12時雷電活動很少或沒有。

1.3 石河子地閃密度

地閃密度是地面每平方公里年平均落雷次數(shù)，用Ng表示，單位為：次/km2·a。地閃密度是表征雷云對地放電的頻繁程度的量，是估算建（構）筑物年預計雷擊次數(shù)時重要的參數(shù)。圖3為石河子氣象局雷電監(jiān)測網(wǎng)閃電定位資料繪制的該工程項目附近平均地閃密度等級圖。

圖3 平均地閃密度等級圖（單位：次/km2·a）

2 乙炔生產建（構）筑物防雷分類

對電石項目乙炔生產工程數(shù)據(jù)統(tǒng)計如表1，其中乙炔發(fā)生器間、乙炔壓縮機間和乙炔匯流排間為防雷1區(qū)。

3 乙炔生產裝置防雷直擊雷措施

乙炔生產建（構）筑物外部防雷的措施（圖4），采用裝設在建筑物上的接閃帶或接閃桿，也可采用由接閃帶或接閃桿混合組成的接閃器，接閃帶在整個屋面組成不大于10m×10m或12m×8m的網(wǎng)格，在乙炔氣柜、乙炔發(fā)生、乙炔清凈對應箱體柱頂部設置獨立避雷針,預埋鋼板埋設在柱頂與避雷針做可靠連接,預埋鋼板與接地干線之間用50×8扁鋼焊接連通。乙炔發(fā)生和乙炔清凈廠房屋面安裝避雷帶及獨立避雷針，并且與接地干線之間用-40×4熱鍍鋅扁鋼焊接連通。

圖4 乙炔氣柜防直擊雷措施

4 乙炔生產裝置防感應雷和靜電措施

建筑物內的設備、管道、構架等主要金屬物，應就近接到防雷裝置或共用接地裝置上，建筑物內防閃電感應的接地干線與接地裝置的連接，不應少于2處。總等電位接地端子板應與共用接地裝置連接，并通過接地干線引至局部等電位接地端子板，總等電位接地端子板與接地裝置之間的連接導體及局部等電位接地端子板與總等電位接地端子板之間的接地干線截面積：銅質不小于50mm2，熱鍍鋅鋼質不小于80mm2。乙炔設備、乙炔管、乙炔匯流排應有導除靜電的接地裝置，接地電阻不應大于10Ω。乙炔管道可在管道分岔處、無分支管道每80-100mm處以及進出車間建筑物處應設接地裝置；直接埋地管道，可在埋地之前及出地后各接地一次，車間內部管道，可與本車間的靜電干線相連接。避雷針集中接地裝置與接地干線接地線的地中距離不得小于3m，距離無法滿足要求時兩者可以相連，但與主接地網(wǎng)的地下連接點的長度不得小于15m，避雷針及其接地裝置與道路或出入口等的地中距離不得小于3m，否則應做絕緣路面或均壓路面。由于乙炔氣體極易爆炸，在儀表的選擇上盡可

表1 天業(yè)四期電石項目乙炔生產建（構）筑物防雷分類

能采用本質安全型儀表。在乙炔氣體有可能泄漏的地方，設置可燃氣體檢測報警器，可燃氣體報警盤設在裝置控制室內，監(jiān)視現(xiàn)場可能出現(xiàn)的異常情況。乙炔壓縮機和爆炸危險場所通風機等設備，當采用皮帶傳動時，皮帶應有導除靜電的措施。

5 乙炔生產防雷接地系統(tǒng)

圖5 乙炔清凈廠房防雷接地圖

圖6 乙炔壓縮廠房防雷接地圖

乙炔生產廠房接地裝置采用閉合環(huán)形網(wǎng)格狀地網(wǎng)（圖5～圖6），以均衡地電位，防止發(fā)生反擊。利用建筑物樁、承臺、基礎內的結構鋼筋構成自然接地裝置。建（構）筑物采用綜合接地系統(tǒng)，交流工作接地、直流工作接地、安全保護接地、防雷接地應共用接地裝置，接地電阻不大于4Ω。為保證雷電流順利導入大地，接地體的接地電阻在當?shù)赝寥离娮杪试试S的條件下做到最小，采用換土法、敷設高效降阻劑、增加輔助地網(wǎng)、外引加長等方法。

6 結論

石河子雷電活動主要出現(xiàn)在墾區(qū)西南、西北地區(qū)，地閃密度大落雷幾率較高。天業(yè)四期40萬噸電石建設項目選址在地閃密度相對較大的邊緣，按規(guī)劃要求無法避開，應提高建（構）筑物及生產設備的防雷類別。

根據(jù)閃電資料的分析，石河子地區(qū)整體地閃雷電流強度較高，平均在75kA以上，個別地區(qū)達到100kA甚至120kA。一旦發(fā)生雷擊地閃，造成損害的概率大。乙炔發(fā)生、乙炔清凈和乙炔氣柜建（構）筑物的防雷等級必須在二類以上。

石河子雷暴主要活動期為4月～9月份，其中5、6、7、8月份為雷暴高發(fā)期，70%以上的雷暴都發(fā)生在這四個月；4、9月份為雷暴多發(fā)期，17%的雷暴發(fā)生在這兩個月。乙炔生產廠區(qū)各類機房內靈敏設備安裝、調試，應盡可能避開5月～8月這四個月份，最好安排在10月～12月份或1月～3月份。

乙炔生產防雷裝置周期性維護的周期為半年，應在每年的雷雨季節(jié)前進行一次全面檢測。